機電技術在機械設計制造中的運用分析

林堅

（泰聲電力建設有限公司，浙江 溫州 325000）

現階段，機械設計制造與機電技術在國民經濟發展進程中占據著尤為重要的地位，機械設計制造包含許多內容，機電技術在各個行業內廣泛應用，不管是機械設計還是機械制造，都需要加強對機電技術的合理應用，以此推動未來機電一體化的發展。

1 機電技術的內涵

機電機器一般是由主體部位的發動機、啟動結構、傳動結構以及傳向結構等部分組成，要想提升電機工作效率，就應優化電機主體性能，盡可能地減輕電機的工作阻力，不斷提升電機在運轉期間的工作效率與精確度。以往的電機主要是以鋼鐵材料為主，要想提升電機市場競爭力，就要優化其技術結構，將以往的生產轉為對機電技術的應用，使非傳統的鋼鐵材料成為電機設備的主材料，比如，應用復合材料后減輕設備主體重量，提高電機功率，降低不必要的損耗。未來機電技術將會朝著機電一體化的方向發展，并廣泛用于機械設計與制造領域，它是電子控制、機械技術以及互聯網技術的融合產物，有著較強的功能性和綜合性特點，使機電技術的應用強化了和人們生產生活的聯系，不斷增強機械設計與制造的質量，提升工業生產效率。

2 機電技術在機械設計制造領域的應用優勢

機械設計制造實際上就是指從事于各類化工機械、儀器、紡織機械、儀表等機械設備生產的工業部門，其作用在于提供先進的技術裝備，推動國民經濟的未來發展。機械設計制造中，機電技術的創新應用與設備運行穩定性有著緊密的聯系，對各個部件的鏈接、集成以及融合實現了質量的提升。所以，機電技術的應用優勢大致可以體現為以下幾方面：（1）機電技術的科技含量較高，提升速度快，且機電技術具有較強的包容性，能夠讓機械設備在運行期間逐漸吸收其他領域的技術。幫助企業將科學技術轉為實際生產力。（2）機電技術的應用范圍很廣，技術的應用有著綜合化與多元化的特點，機電技術可以在各個行業與領域的生產中取得良好效果，且機電技術使用穩定性強，能夠降低設備安全事故的發生幾率，保障操作人員的人身安全，且自動化與高精度的操作流程能夠發揮生產作用。（3）機電技術應用過程中安全性較高，特別是在安裝與操作環節，可采用機械化的方式代替人工操作方式，減輕人員作業量，采用智能化與自動化的生產模式，實現對設備的智能化操作。與此同時，機電技術的應用能夠盡快發現并調整設備使用問題。（4）機電技術能夠被合理的用于各類制造技術內，且可對各項技術展開針對性的優化，發揮機電技術的集成優勢，比如，應用微型化技術提高設備操作性能，為機械設計與制造作業的實施提供技術支持。

3 機電技術在機械設計制造中的應用分析

3.1 機電技術在機械設計中的應用

3.1.1 數控設計

數控機床技術的發展得到了機電技術的支持，使機械設計與制造的過程不斷被優化，且以往數控技術的復雜步驟被簡化處理，經過技術的智能化整合，提升設備整體設計水平。比如，機械產品在生產與設計期間應用了自動換刀技術，機床使用效率顯著提升，CAD技術也憑借著數控技術的優化而更加實用。在數控系統設計的最初階段，系統整體結構比較簡單，難以達到當前機械設計的實際應用需求，隨著數控技術與機電一體化技術的相互融合，計算機系統對數控技術展開了更加精準的操控，并實現了CAD與CAM技術的相互整合與優化。

3.1.2 動力設計

動力設計在機械設備運行期間具有基礎支撐的作用，隨著生態可持續發展戰略的提出，綠色節能環保已成為行業發展的關鍵，機械設計與制造領域同樣如此。在動力設計環節應用機電一體化技術，可以解決以往動力設計中的常見問題，傳統的機械設計動力通常會應用液壓機，這類設備在操作中消耗的能源較多，要想節約能源、降低能耗，就必須對動力的應用展開精確控制，比如，使用電子調速器進行機械動力和壓力的精準調節，按照設備實際運行情況降低設備轉速的運行誤差。

3.1.3 傳感器設計

傳感器在機械設計領域屬于信息傳輸的重要構成元件，一直以來，傳感器都在機械設計中發揮著無可替代的作用。不同的機械設計，所用的傳感器型號也不同，具體差異體現于數據傳輸速度與質量要求兩方面。以往的傳感器裝置技術含量較低，在設備檢測期間無法滿足數據傳輸與反饋的需求，導致機械運行的穩定性效果達不到預期效果，甚至會造成判斷誤差。應用了機電技術后，特別是將機電一體化技術用于傳感器設計環節，計算機技術使傳感器的設計得到優化，數據分析質量顯著提升。計算機技術在操作期間能夠對數據進行全方位的監控，使數據被輸入軟件公式內，為機械設計水平的提升提供保障。

3.2 機電自動化技術在機械制造中的應用

3.2.1 智能自動化技術

智能自動化已成為未來機械制造的主要發展趨勢，也是當前機電自動化在機械制造領域的主要技術形式，憑借著先進的技術支撐，推進計算機編程與人工智能在機械制造中的實現。科學技術與機械制造水平之間有著一定的關聯，智能技術提高了計算機信息技術的應用效率，通過對技術的規劃，使其在機械制造環節加大對人工智能的使用程度，從而保障產品生產質量。與此同時，智能自動化技術可以對人類的行為進行效仿，使機械制造流程得到優化，同時采用主動判斷模式提高機械智能控制效率。智能自動化技術的使用可以降低以往制造技術的操作誤差，提高工程機械生產水平，合理設置計算機程序，規范生產流程。

智能自動化技術也被人們看作計算機技術的拓展與延伸，在機械制造領域內，智能自動化技術有著較強的綜合性，且智能化中涵蓋了多項新型技術，可整合技術上的優勢建立完整化系統，憑借系統控制各版塊間的關聯，使機械制造生產環節予以優化。采用機器人工作形式，使其代替人工完成相應的工作，對于某一環節的問題，機器人可以第一時間將錯誤信號傳遞給系統，經過系統分析后反饋出相應的解決方法。所以，機械制造應用智能自動化技術后可以起到模擬人類行為的作用，比如，測試角速度的時候，采用霍爾元件，將感應條安裝于回轉零件中，使其再經過霍爾元件的時候，霍爾元件因此會形成一個脈沖，這樣的脈沖通常都是平穩的。一旦回轉零件在運行期間出現了缺陷問題，霍爾元件的脈沖將會發生異常，該信號經過智能化系統的操作處理后，將會自動反饋并進行補償控制，完成對設備的破損檢查。

3.2.2 柔性自動化技術

柔性自動生產技術簡稱為柔性制造技術，以工藝設計為主和數控技術為核心，可實現多批量加工制造、裝配、檢測。實際上，柔性自動化是目前機械制造領域的新型應用手段，已通過實踐檢驗，在機械制造環節得到了廣泛應用。柔性自動化技術以數控技術為核心，其中還包括其他生產技術，憑借著數控技術的優勢改進機械制造生產模式，實現機械制造的數字化發展，從而不斷提高機械制造水平。

適用于柔性自動化生產的設備有很多，比如數控機床、傳輸與存儲裝置等，其技術中主要包括分布式數字控制技術、計算機網絡技術、仿真技術等，同時在聯線技術的應用下，按照具體工藝設計要求，將設備聯線后形成自動化生產的整體。柔性制造系統內涵蓋諸多系統，比如，信息系統被用于多批產品生產環節，廣泛采集并分析市場需求，以結果為參考改進生產方案，提高資源利用率，節約成本支出。柔性制造系統能夠對設備科學調配，實現設備自我檢查，強化自檢效果，預防故障問題發生。

3.2.3 集成自動化技術

工程機械制造領域內，集成自動化技術已成為其中的主要推廣技術形式。與傳統技術相比，集成自動化技術的功能更齊全，且可操作性更強，能夠有效解決復雜的機械生產問題。實際上，集成自動化技術是應用了自動化軟件與系統，實現機械制造的集約型發展，這一過程中以計算機信息技術的應用為核心，通過數控技術與自動化技術的融合，促進機械制造的可持續發展。經過實踐研究得知，集成自動化技術的應用在一定程度上提升了機械制造水平與機械生產能力，為強化質量控制意識，優化技術應用流程，有必要定期對系統軟件與設備展開調試與維護工作。

機電技術的應用可以幫助機械設計與制造完成故障問題的修復與監測，將機電技術與其他技術相聯合，有效維護設備的穩定運行。一旦設備在運行期間發生了故障問題，系統也能夠第一時間進行檢測分析，方便故障定位，顯示故障結果。比如，應用智能專家系統精準的掌握設備當前運行情況，確保設備內的所有零部件都可以維持在安全且高效的運行狀態中，盡可能地提高設備使用壽命。集成技術聯合智能機器人，使機械設計與制造可以更好的應對惡劣或復雜的生產環境，融合傳感器技術、機器人控制學以及仿生學，模仿人類思維模式，準確識別與判斷系統運行的全過程。

3.3 機電技術在機械智能制造中的應用

3.3.1 數控生產技術

與傳統機械加工方式相比，數控加工生產特點十分顯著，具體體現為以下幾方面：（1）能夠加工復雜型面的工件，數控機床內加工的零件形狀與加工程序有關，即便是尤為復雜繁瑣的工件也能在數控技術的應用下快速加工。（2）加工精度較高，且質量穩定可靠。數控機床自身精度很高，一般的數控機床定位精度與重復定位精度分別為0.01mm和0.005mm，而數控機床的加工期間無須人為參與，可消除人為誤差帶來的精度影響，工件加工精度可以得到數控機床使用的保證。（3）生產率較高，能夠改善勞動條件。數控加工能夠減少零件加工與輔助時間，這是因為數控機床主軸轉速高，合理選擇了切削用量后即可發揮刀具的使用性能，減少加工時間。與此同時，數控加工應用了通用與組合夾具，加工前無需提前劃線，且加工期間可以自動換刀，有效改善了勞動條件。操作人員需要完成程序編寫與輸入、零件裝卸、裝備刀具、檢驗零件等工作，數控機床采用了封閉式加工方式，在達到清潔高效的同時，也能降低勞動強度。

機電技術的應用，使機械加工制造發展態勢良好，將數控技術用于制造領域，有利于推動機電一體化的發展。數控生產技術的應用主要集中于信息處理與數據模擬等方面，通過數據的整合，完成數據處理、模擬以及分析，提高機械制造的生產作業精度。與此同時，將數控技術與計算機繪制、統計功能相融合，推動數控生產效率的顯著提升，以更加直觀的形式展現數據與生產流程。

企業制造產品時以終端設計為前提，采用CPU操作模式與智能化控制方式，發揮機電一體化技術與數控技術的實時診斷特點，完成機械制造生產加工過程的三維模擬，潛移默化地夯實機械設計與制造在生產環節的數據基礎。

3.3.2 自動生產控制

產品機械化生產過程中會受到人為因素的影響，導致產品質量和精度降低，采用機電技術后可以實現對產品的自動生產控制，全方位地控制生產活動，實現產品生產的智能化，同時提高生產效率。一旦生產期間發生問題，自動生產控制可作出干預，保持正常生產狀態。目前自動生產控制行業主要集中于飲料與香煙這類重復性強、生產力大的產品生產，且這類生產對產品品質要求很好，可通過生產控制技術的應用，保障產品品質，促進產品大量生產。

3.3.3 傳感技術

傳感器可以將機械設計與制造生產期間的影響因素轉為信息數據，通過對數據的采集與分析，降低工作量，提高生產效率。這是機電技術應用的關鍵，通常以智能制造作為切入點，在自動化操作期間發揮傳感技術的作用，實現對控制系統內信息的識別與檢測，利用光傳感器對環境光度的變化情況進行檢測，同時掌握影響因素。在機械制造與智能制造領域內，傳感器還能夠檢測出物體位移和零件尺寸等信息，所以傳感技術目前被廣泛用于汽車與航空這類高密度領域中。

4 結語

總而言之，隨著機電技術的不斷發展，機電技術的應用給機械設計與制造行業帶來了翻天覆地的變化，使機械設計與制造朝著數字化、智能化、自動化的方向發展。通過智能自動化技術、集成技術、數控生產技術的應用，實現產品的自動生產制造，優化機械制造流程，提高制造水平。